Den sattes upp 1938 och kämpade på både öst- och västfronten under början av kriget. Den senare delen av kriget tillbringade divisionen på östfronten tillhörande Armégrupp Mitte. Under slaget vid Kursk tillhörde divisionen 9. Armee som angrepp den norra delen av Kurskfickan.
Efter operation Bagration överfördes divisionen till Armégrupp Nord och blev tillsammans med den innesluten i Kurlandfickan, divisionen evakuerades sjövägen tillbaka till Tyskland och den kapitulerade slutligen till sovjetiska trupper i Västpreussen .
Delar av 4. Panzer-Division korsar en bro över Albertkanalen den 11 maj 1940
Divisionen tillhörde XVI. Armeekorps som kontrollerade två av de tre pansardivisioner som tillhörde Armégrupp B, vars uppgift var att få anfallet genom södra Holland och norra Belgien att framstå som det största hotet för de allierade och på så sätt säkerställa att de allierade skickade en stor del av sina trupper upp i Belgien så att de kunde skäras av av armégrupp A.
Efter att ha korsat broarna vid Maastricht som erövrats av fallskärmsjägare och byggt pontonbroar för att ersätta de broar som hann sprängas av nederländska trupper avancerade kåren mot staden Gembloux som av de allierade sågs som den mest troliga tyska framryckningsvägen. Här mötte man den franska mekaniserade kåren Corps de Cavalerie i ett rekonterslag.
